ES2277404T3 - Recipiente de almacenamiento para liquidos criogenicos. - Google Patents
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Abstract
Un recipiente de almacenamiento para almacenar líquidos criogénicos, por ejemplo, LNG, tiene soportes para unir los recipientes interior y exterior. El recipiente de almacenamiento para líquidos criogénicos tiene soportes (4, 10) que producen una junta no termoconductora entre el recipiente interior (1) y el recipiente exterior (2). El recipiente de almacenamiento para líquidos criogénico tiene un recipiente interior y un recipiente exterior con una cámara aislante entre ellos. Se prevén soportes para aumentar la estabilidad del recipiente interior y del recipiente exterior.
Description
Recipiente de almacenamiento para líquidos
criogénicos.
La invención se refiere a un recipiente de
almacenamiento, especialmente para líquidos criogénicos, con un
recipiente interno y uno externo, encontrándose entre el recipiente
interno y el externo un espacio de aislamiento y previéndose al
menos un soporte para aumentar la estabilidad del recipiente interno
y/o externo.
Los gases industriales, tales como helio,
hidrógeno, nitrógeno o GNL (gas natural licuado), se almacenan o
transportan en recipientes de almacenamiento con frecuencia en
estado de agregado líquido. Los recipientes de almacenamiento de
este tipo se diseñan por regla general con pared doble, siendo
conservado en el recipiente interno el gas líquido, y siendo
evacuado el espacio intermedio entre el recipiente interno y el
externo y sirviendo para el aislamiento.
Debido al aislamiento por vacío, tanto sobre el
recipiente interno, especialmente en el caso de un almacenamiento
del gas líquido a presión elevada, como sobre el recipiente externo
actúan fuerzas elevadas, que en el caso de una construcción de
recipiente de almacenamiento con superficies laterales planas
requieren grosores de pared elevados. Por este motivo se han
diseñado los recipientes de almacenamiento hasta el momento en la
mayoría de los casos con un modo de construcción cilíndrico o
esférico.
El hidrógeno y el GNL se utilizan en un grado
creciente como combustible para vehículos, barcos o aviones. A este
respecto el almacenamiento tiene lugar preferiblemente en forma
líquida en los recipientes de almacenamiento a presión descritos
anteriormente con aislamiento por vacío. El tipo de construcción
cilíndrico habitual hasta el momento de los recipientes se adapta
sin embargo sólo de mala manera a la geometría de los vehículos. De
este modo se pretende, por ejemplo en el caso de los denominados
autobuses de piso bajo, una disposición de depósito en la zona
superior del autobús o sobre el techo del vehículo, debiendo dar
como resultado un depósito de gran superficie, pero lo más bajo
posible.
En el documento DE-OS 195 24
681, que se considera como el estado de la técnica más cercano, se
propone por tanto un recipiente de almacenamiento para medio
criogénico, que consiste en varios recipientes individuales
tubulares, que se comunican entre sí desde el punto de vista de los
líquidos, que están rodeados por un recipiente de aislamiento
externo común, que por regla general no presenta una simetría
cilíndrica. De esta manera es posible adaptar, mediante una
selección adecuada de los recipientes individuales, la forma del
depósito a la geometría de los vehículos.
Sin embargo, especialmente en el caso de un modo
de construcción plano, de gran superficie, de estos recipientes de
almacenamiento, deben tomarse medidas para absorber las elevadas
fuerzas de compresión que actúan sobre las paredes del recipiente
externo. Por tanto, según el documento DE-OS 195 24
681 se prevén soportes para soportar el recipiente externo contra
el interno. Si bien para estos soportes se usa un material poco
termoconductor, sin embargo se mantiene un aporte de calor
considerable a través de estos soportes al líquido criogénico
almacenado.
Por tanto, es objetivo de la presente invención
proponer un recipiente de almacenamiento del tipo mencionado al
principio, cuya geometría puede adaptarse en un grado elevado a las
respectivas condiciones de espacio y requisitos, debiendo
minimizarse el aporte de calor al recipiente interno.
Este objetivo se soluciona según la invención
porque se prevé al menos un soporte para aumentar la estabilidad
del recipiente externo y/o al menos un soporte para aumentar la
estabilidad del recipiente interno, y el o los soportes
individuales no establecen ninguna conexión entre el recipiente
interno y el recipiente externo.
Según la invención, puede seleccionarse
cualquier forma del recipiente externo y de este modo adaptarse de
manera óptima al espacio previsto para el recipiente de
almacenamiento. Para alojar el líquido que ha de almacenarse se
prevén uno o varios recipientes internos, cuya geometría es
esencialmente independiente de la del recipiente externo. Las
fuerzas que actúan sobre el recipiente externo y/o el o los internos
se absorben mediante uno o varios soportes, que según la invención
se disponen de tal manera que no proporcionan ninguna aportación a
la conducción de calor entre el recipiente interno y el externo.
Naturalmente en el caso de la construcción según
la invención también se necesitan apoyos que mantienen en posición
el recipiente interno en el recipiente externo y por tanto
representan un puente de conducción de calor entre los dos
recipientes. Sin embargo, estos apoyos no deben absorber ninguna
fuerza procedente de las diferentes presiones en el recipiente
interno, en el espacio intermedio entre los dos recipientes y en el
espacio que rodea al recipiente externo, y se diseñarán, por tanto,
preferiblemente, de manera correspondientemente delgada, de modo
que el aporte de calor a través de estos apoyos es despreciablemente
pequeño.
Los soportes están en contacto o bien sólo con
el recipiente externo o sólo con el o los internos. Por el
contrario los soportes no conectan un recipiente interno con el
externo. Por consiguiente se descarta un aporte de calor al
recipiente interno a través de conducción térmica a través de la
conducción de calor mediante los soportes.
Si sólo se prevé un recipiente interno, entonces
los soportes conectan preferiblemente las paredes opuestas del
recipiente interno, para compensar de este modo las fuerzas de
tensión producidas por el vacío que rodea el recipiente interno. De
manera análoga, los soportes que estabilizan el recipiente externo
discurren preferiblemente entre las paredes opuestas de este
recipiente. En el caso de varios recipientes internos, los soportes
pueden o bien colocarse dentro de un recipiente o bien rodear éste
en forma de un armazón estabilizador o bien también de manera
ventajosa soportar uno de los recipientes internos contra otro
recipiente interno. Según la disposición se diseñan entonces los
soportes para la absorción de fuerza o bien de tensión o bien de
tracción.
Para poder almacenar una gran cantidad del
líquido criogénico, es ventajoso adaptar la forma del recipiente
interno a la del recipiente externo, para aprovechar de este modo el
espacio disponible de manera óptima. Sin embargo, a este respecto
debe prestarse atención a que quede entre los dos recipientes un
espacio de aislamiento. Por regla general deben preverse a este
respecto soportes para el recipiente interno y el externo. El
recipiente interno presenta en el caso de esta construcción pasos o
entalladuras para los soportes del recipiente externo, de modo que
los soportes del recipiente externo no entran en contacto
termoconductor con el recipiente interno.
Ha demostrado ser favorable, desde el punto de
vista constructivo, agregar no sólo uno, sino varios recipientes
internos en un recipiente externo común. A este respecto, la forma y
el tamaño de los recipientes internos individuales se adaptan
ventajosamente de tal modo a la forma del recipiente externo que se
aprovecha su volumen de manera óptima. El uso de varios recipientes
internos tiene varias ventajas: pueden utilizarse recipientes
normales, tales como por ejemplo cilindros, puede seleccionarse la
geometría de los recipientes internos de tal modo que éstos
resisten también sin soportes adicionales las diferencias de presión
existentes en el recipiente de almacenamiento, y el espacio que
queda libre entre los recipientes internos individuales está
disponible para el paso de los soportes para el recipiente
externo.
Preferiblemente, en el caso de varios
recipientes internos, éstos están conectados entre sí desde el punto
de vista de los líquidos y/o de los gases. De esta manera sólo se
necesita, por ejemplo, un único verificador de nivel o sólo un
aparato manométrico para todos los recipientes internos.
El o los recipientes internos tienen
preferiblemente una sección transversal circular o elíptica, dado
que éstas son especialmente estables ante la presión. Por el
contrario, para el recipiente externo, ha dado buen resultado la
forma rectangular.
La realización según la invención del depósito
de almacenamiento es especialmente adecuada para depósitos, cuyos
recipientes internos tienen una capacidad de entre 50 y 1000 litros,
preferiblemente de entre 800 y 900 litros.
Las ventajas de estabilidad conseguidas mediante
la invención afectan de manera especialmente favorable a depósitos
planos y, especialmente, a depósitos cuya altura asciende a menos de
la mitad de su longitud y anchura. En el caso de un depósito de
1000 litros en un modo de construcción plano, es decir, un depósito
cuya altura se encuentra, por ejemplo, entre 30 y 50 cm, el lado
superior o inferior tienen un tamaño correspondientemente superior
a 2 m^{2}, de modo que a una presión de 10 bar en el recipiente
interno actúan fuerzas enormes sobre el lado superior e inferior
del recipiente interno, que, sin embargo, se absorben mediante los
soportes según la invención.
La invención ha dado buenos resultados
especialmente en el caso del almacenamiento de hidrógeno líquido,
oxígeno líquido, helio líquido así como GNL. Pero el recipiente de
almacenamiento según la invención no es ventajoso sólo para el
almacenamiento de medios fríos, sino también para el almacenamiento
de medios templados o calientes. La invención puede utilizarse
entonces ventajosamente siempre que entre el medio, líquido o gas,
que ha de almacenarse y el entorno existe una diferencia de
temperatura considerable. La elevada adaptabilidad del recipiente
de almacenamiento a las más diversas ofertas de espacio es
especialmente ventajosa en el caso del uso de este recipiente de
almacenamiento en vehículos, especialmente vehículos terrestres.
Es especialmente conveniente la utilización del
depósito de almacenamiento según la invención en el caso del
almacenamiento de líquidos a una presión superior a 5 bar y
especialmente a una presión de entre 8 y 15 bar.
La invención, así como detalles adicionales de
la invención, se explican con más detalle mediante los ejemplos de
realización representados en los dibujos. A este respecto
muestran:
La figura 1, la vista lateral de un recipiente
de almacenamiento según la invención;
la figura 2, la vista en planta desde arriba del
recipiente mostrado en la figura 1; y
la figura 3, una forma de realización
alternativa de la invención.
En la figura 1 se representa un recipiente de
almacenamiento, tal como puede utilizarse por ejemplo en autobuses
para el almacenamiento de hidrógeno líquido como combustible. La
forma plana del recipiente de almacenamiento es especialmente
adecuada para una disposición en la zona superior del autobús o
sobre el techo del autobús o en general sobre los techos de
vehículos.
El recipiente de almacenamiento consiste en
varios recipientes internos 1 y un recipiente externo 2 que rodea
los recipientes internos 1. Entre los recipientes internos 1 y el
externo 2 se encuentra un espacio 3 de aislamiento, que por regla
general está aislado por vacío, pero que también puede estar relleno
de perlita o de otro material de aislamiento. Los recipientes
internos 1 están conectados desde el punto de vista de los líquidos
a través de tubos 5 de conexión y desde el punto de vista de los
gases a través de tubos 12 de conexión, y están provistos de un
conducto 6 de llenado así como de un conducto 7 de descarga. Debido
a que los recipientes se comunican entre sí, únicamente se necesita
un único verificador 8 de nivel.
El recipiente de almacenamiento tiene una
capacidad de 900 litros. Las dimensiones del recipiente externo
ascienden aproximadamente a 40 cm x 200 cm x 120 cm. Los recipientes
internos 1 tienen una geometría cilíndrica y pueden absorber
también en el caso de grosores de pared relativamente reducidos las
fuerzas que aparecen debido a la diferencia de presión entre el
interior del recipiente interno 1 y el espacio 3 de aislamiento.
Sin embargo, los recipientes internos 1 pueden, en el caso de que se
considere necesario, estabilizarse también, tal como se indica en
el recipiente 1 derecho en la figura 1, mediante soportes 10
colocados en el interior del recipiente 1. En la figura 2 se
representa, de manera alternativa o complementaria a este tipo de
estabilización, un punto de apoyo de los recipientes internos 1
entre sí. Los soportes 11 utilizados para esto apuntalan los
recipientes internos 1 entre sí, pero no tocan ni el recipiente
externo 2 ni los soportes 4 que sustentan el recipiente externo
2.
Por el contrario, para soportar el recipiente
externo 2 se necesitan soportes 4. Éstos se apuntalan entre dos
paredes opuestas del recipiente externo 2 y no tienen una conexión
termoconductora con los recipientes internos 1.
En la figura 2 se representa la vista en planta
desde arriba del recipiente de almacenamiento mostrado en la figura
1. Los soportes 4 discurren en los espacios intermedios entre los
recipientes internos 1 y conectan sólo las paredes templadas del
recipiente externo 2 entre sí. Los recipientes internos 1 únicamente
se mantienen en su posición en el recipiente externo 2 mediante
apoyos delgados 6 poco termoconductores, que no deben absorber
ninguna fuerza de compresión.
En la figura 3 puede observarse una
configuración adicional de los recipientes internos 1. Los
recipientes internos 1 diseñados igualmente como cilindros están
conectados a este respecto parcialmente entre sí en sus lados
longitudinales, por ejemplo soldados o soldados con estaño,
seleccionándose el tamaño y la forma de los recipientes internos 1
de tal manera que se consigue una adaptación lo mejor posible al
recipiente externo 2. El líquido almacenado en los recipientes 1
puede fluir a través de aberturas 9, que se encuentran en los
puntos de contacto de dos recipientes internos 1 contiguos, desde un
recipiente 1 al siguiente. Entre los recipientes internos 1 hay
espacios libres, a través de los cuales discurren los soportes 4
para soportar el recipiente externo 2.
Claims (13)
1. Recipiente de almacenamiento, especialmente
para líquidos criogénicos, con un recipiente interno y uno externo,
encontrándose un espacio de aislamiento entre el recipiente interno
y el externo, que se caracteriza porque se prevé al menos un
soporte (4) para aumentar la estabilidad del recipiente externo (2)
y/o al menos un soporte (10, 11) para aumentar la estabilidad del
recipiente interno (1), y el o los soportes individuales (4, 10,
11) no establecen ninguna conexión entre el recipiente interno (1) y
el recipiente externo (2).
2. Recipiente de almacenamiento según la
reivindicación 1, que se caracteriza porque el soporte (10,
11) conecta entre sí las paredes del y/o de los recipientes
internos (1).
3. Recipiente de almacenamiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, que se caracteriza porque el soporte
(4) conecta entre sí las paredes del recipiente externo (2).
4. Recipiente de almacenamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza porque se prevé
al menos un apoyo (6) para el posicionamiento del recipiente interno
(1) en el recipiente externo (2), que tiene una estabilidad
esencialmente menor que el soporte (4, 10, 11).
5. Recipiente de almacenamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza porque más de un
recipiente interno (1) está rodeado por el recipiente externo
(2).
6. Recipiente de almacenamiento según la
reivindicación 5, que se caracteriza porque los recipientes
internos (1) tienen distinta forma y/o tamaño.
7. Recipiente de almacenamiento según una de las
reivindicaciones 5 ó 6, que se caracteriza porque los
recipientes internos (1) están conectados desde el punto de vista
de los líquidos y/o de los gases.
8. Recipiente de almacenamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, que se caracteriza porque el
recipiente interno (1) presenta una sección transversal circular o
elíptica.
9. Recipiente de almacenamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, que se caracteriza porque el
recipiente externo (2) tiene una forma esencialmente
rectangular.
10. Recipiente de almacenamiento según una de
las reivindicaciones 1 a 9, que se caracteriza porque el
recipiente interno (1) tiene una capacidad de desde 50 hasta 1000
l, preferiblemente de desde 800 hasta 900 l.
11. Recipiente de almacenamiento según una de
las reivindicaciones 1 a 10, que se caracteriza porque el
recipiente externo (2) se diseña plano, especialmente porque la
extensión del recipiente externo (2) en una dirección del espacio
asciende a menos de la mitad de la extensión del recipiente externo
(2) en las dos direcciones del espacio perpendiculares a la
misma.
12. Uso de un recipiente de almacenamiento según
una de las reivindicaciones 1 a 11, para el almacenamiento de
líquidos criogénicos, especialmente hidrógeno líquido o GNL, en un
vehículo, especialmente un vehículo terrestre.
13. Uso de un recipiente de almacenamiento según
una de las reivindicaciones 1 a 12, para el almacenamiento de
líquidos a una presión superior a 5 bar, especialmente a una presión
de entre 8 y 15 bar.
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